JP7208611B2 - ポンプユニットおよび給湯システム - Google Patents
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Description
斯かる給湯システムに関し、給湯先から帰還水を熱源機に戻し、その温度に応じて循環ポンプの動作を制御することが知られている(たとえば、特許文献1)。また、複数の熱源機を備えたシステムでは、給湯器本体とポンプユニットを共通のユニットに構成し、各ユニットを架台に設置し、システム意匠の統一化を図るシステムとし、給湯器本体を集約的に制御する制御装置が備えられる(たとえば、特許文献2)。
斯かる課題を解決するため、本発明の発明者らはポンプユニット内に確保された空間部に各給湯器を統合的に制御するための統合制御部を設置すればよい、との知見を得た。
ところが、ポンプユニット内の循環路には温水が循環し、循環ポンプも駆動時、60℃以上の高温になることが予想される。このような高温状態に統合制御部を曝すことは好ましくなく、統合制御部の動作温度は約40℃以下に維持しなければならないという課題がある。
そこで、本発明の目的は上記知見および上記課題に鑑み、ポンプユニット内に統合制御部を設置するとともに、該統合制御部を低温化することにある。
このポンプユニットにおいて、前記筐体内の温度を検出する温度センサーと、前記筐体内の空気を前記換気部から強制的に排気させる換気ファンとを備え、前記統合制御部は、前記換気ファンの駆動開始温度を設定しておき、前記温度センサーにより検出した前記筐体内の温度が前記駆動開始温度を超えると、前記換気ファンを駆動させて前記筐体内の空気を強制排気させてよい。
上記目的を達成するため、本発明の給湯システムの一側面によれば、複数の熱源機ユニットを備えて給湯する給湯システムであって、前記ポンプユニットを備える。
(1) ポンプユニット内に設置された統合制御部が低温化部により低温化されるので、温水や循環ポンプからの熱的影響を回避できる。
(2) 統合制御部の熱暴走を回避できる。
(3) ポンプユニット内に統合制御部が設置されたことにより、給湯システムの設置工事を簡略化でき、各熱源機を集約的に制御するための制御装置を収容する独立した筐体が不要であり、給湯システムの設置面積を縮小でき、制御装置とポンプユニットの外部配線の不要化や配線の簡略化を図ることができる。
図1のAおよびBは、第1の実施の形態に係るポンプユニットを備えた給湯システムを示している。図1のAおよびBに示す構成は一例であって、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。
この給湯システム2では4台の給湯器4-1、4-2、4-3、4-4とともに、ひとつのポンプユニット6が設置され、給湯箇所に給湯する循環路8に連結されている。給湯器4-1、4-2、4-3、4-4は、複数の熱源機ユニットの一例である。循環路8には、各給湯器4-1、4-2、4-3、4-4が並列に、ポンプユニット6が直列に接続されている。
架台10-1の前面側には給湯器4-1、4-2が掛けられ、この架台10-1の背面側には給湯器4-1、4-2と背面側を対向させた共通の給湯器4-3、4-4が掛けられている。給湯器4-1、4-2、4-3、4-4、ポンプユニット6の下部にはパイプケース部12-1、12-2が設置されている。
ポンプユニット6と給湯器4-2との間に循環路8のフランジ締結部16が設置されている。このフランジ締結部16が設置された空間部はポンプユニット6と給湯器4-2との熱的絶縁空間として機能している。
そして、ポンプユニット6には給湯器4-1、4-2、4-3、4-4の制御を統合するマルチ制御部18が設置されている。マルチ制御部18は、複数の熱源機ユニットである給湯器4-1、4-2、4-3、4-4の制御を統合し、ポンプユニット6内の循環ポンプ20-1、20-2(図5)を制御する。つまり、マルチ制御部18はポンプユニット6の筐体14の内部に一体的に設置されているので、マルチ制御部18には独立した筐体は不要である。
図2のAは、ポンプユニット6の側面を示している。このポンプユニット6には少なくともマルチ制御部18を空冷により低温化する低温化機構部22が備えられる。この低温化機構部22の一例として、筐体14の前面を覆う前面板24には側面側および底面側に換気部26-1、26-2(図3のB)が備えられ、背面板28にも換気部26-3が備えられる。換気部26-1はたとえば、前面板24の側面側に形成された複数の換気口27a、前面側に形成された換気口27bで構成される。
前面板24と筐体14の間には、換気部26-1の上部に至る防雨板30が備えられる。この防雨板30は風雨や塵埃が筐体14内に侵入するのを防止する遮蔽部材の一例である。この防雨板30を備えたことにより、換気部26-1から筐体14の内部へ入り込む雨水を阻止でき、この防雨板30の上縁と前面板24の間には通気口35が形成され、この通気口35により防雨板30の上方から外気Airを筐体14内に取り込むことができる。これにより、筐体14内の自然換気が可能である。
このように、低温化機構部22では筐体14の内部空間は換気部26-1、26-2および換気部26-3により外気に開放され、換気部26-1、26-2、26-3が筐体14の内部空間で連通している。
筐体14内の空気が温水HWや循環ポンプ20-1、20-2の熱で温められて換気部26-3から排気されると、これに伴って換気部26-1、26-2から外気Airが取り込まれる。これによって、筐体14の内部空間には気流が生じ、マルチ制御部18を低温化させることができる。
図3のAは、ポンプユニット6の筐体14から外された前面板24を示している。図3のAにおいて、図2のAと同一部分には、同一符号を付している。図中、想像線で示すマルチ制御部18筐体14側のマルチ制御部18の設置位置を示している。前面板24の背面側には、防雨板30(図4)が着脱可能に取り付けられている。この前面板24の底面部には、図3のBに示すように、換気部26-2が備えられる。この換気部26-2は、前面板24の底面側に形成された長径の複数の換気口27cで構成される。
図4は、換気部26-1、26-2の遮蔽機構を構成する防雨板30を示している。この防雨板30は、たとえば鋼板や樹脂板で構成される。この防雨板30は、前面板24の背面部を覆うプレートであり、中央に筐体14の構成部品を避けるための凹部29が備えられ、上部側の縁部には前面板24に係止させるための係止突部31が備えられ、下縁には固定孔33が備えられる。
図5は、前面板24を外して前面側から見たポンプユニット6の内部構造を示している。図6は、天井板を除いて上面側から見たポンプユニット6の内部構造を示している。図7は、側面板を除いて右側面側から見たポンプユニット6の内部構造を示している。
このポンプユニット6では筐体14としてたとえば、正方形で偏平形であり、鋼板やステンレス板などで形成された筐体が用いられている。この筐体14の上縁部および下縁部には前面板の取付け部36-1、36-2が備えられる。
循環ポンプ20-1、20-2の上側には筐体14の側面に隣接して膨張タンク42が設置されている。この膨張タンク42は、循環路8に接続された管路44に接続されている。
出側ポート部40には筐体14の側面側角部(図6)に隣接して気水分離器46が設置されている。この気水分離器46には循環ポンプ20-1、20-2が循環路8の一部である管路48-1、48-2を介して接続されている。
気水分離器46と出側ポート部40との間には循環路8の一部である管路50が接続されている。
そして、筐体14の内部には膨張タンク42と気水分離器46の間に空間部52が形成されている。この空間部52にはマルチ制御部18が設置されている。このマルチ制御部18にはたとえば、断熱材で形成された制御ケースが備えられ、この制御ケースに既述のハードウェアを搭載した回路基板が実装されている。
図8は、給湯システム2の配管系統を示している。図8において、図5と同一部分には同一符号を付してある。
ポンプユニット6には既述した循環ポンプ20-1、20-2、逆止弁54-1、54-2、気水分離器46、膨張タンク42、温度センサー56とともに、マルチ制御部18が備えられる。循環ポンプ20-1、20-2は何れか一方または双方を駆動し、循環路8に給水Wまたは温水HWを循環させる。逆止弁54-1、54-2は循環路8の循環水の逆流を防止する。気水分離器46は循環路8内に流れる気泡を循環水と分離して外気に放出する。膨張タンク42は循環路8内の圧力を調整する。温度センサー56はポンプユニット6内の循環路8を循環する循環水の温度を検出する。
各給湯器4-1、4-2、4-3、4-4には一次熱交換器62、二次熱交換器64、水制御弁66、水量センサー68、混合弁70、温度センサー72、74、バーナー76、給湯制御部58、給水路78、給湯路80、ガス制御弁81(図9)が備えられる。各給湯器4-1、4-2、4-3、4-4には循環路8から給水路78を通して給水Wまたは循環水が流れ込み、各給湯器4-1、4-2、4-3、4-4による熱交換後の温水HWまたは循環水が給湯路80から循環路8に流れる。
一次熱交換器62は、二次熱交換器64および混合弁70を通過した給水Wまたは循環水にバーナー76の燃焼排気の主として顕熱を熱交換する。
水制御弁66は、循環路8から給水路78に流れ込む給水量、つまり、給湯路80から循環路8に流れる出湯量を制御する。
水量センサー68は給水路78に流れる給水Wの流量を検出する。温度センサー72は、給水路78の入口側で給水Wの温度を検出する。
リモコン装置84は、駆動開始入力やマルチ制御部18に対して設定温度などの入力 の他、マルチ制御部18や各給湯制御部58の初期設定などにも用いられる。
図9は、マルチ制御部18、各給湯制御部58およびリモコン制御部86のハードウェアを示している。
マルチ制御部18には通信機能を備えるコンピュータで構成され、通信部88、プロセッサ90、メモリ部92、タイマー部94、入出力(I/O)部98が備えられる。通信部88は、各給湯制御部58にケーブル100-1を介して接続されるとともに、リモコン制御部86にケーブル100-2を介して接続され、データの送受信に用いられる。通信部88の接続形態には有線接続の他、無線接続を用いてもよい。
メモリ部92には設定情報を含む制御情報が格納される。このメモリ部92にはROM(Read-Only Memory)、RAM(Random-Access Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory )などが含まれる。
タイマー部94は動作時間などの計時を行う。
I/O部98はプロセッサ90の制御により、温度センサー56の検出温度の取込み、循環ポンプ20-1、20-2の動作情報の出力や、表示部96への表示情報の出力に用いられる。表示部96は通常動作の他、メンテナンスなどにおいて、動作情報などを表示する。
メモリ部106には設定情報を含む制御情報が格納される。このメモリ部106にはROM、RAM、EEPROMなどが含まれる。
I/O部108はプロセッサ104の制御により、水量センサー68の検出水量の取込み、温度センサー72、74の検出温度の取込み、水制御弁66、混合弁70またはガス制御弁110を制御する制御情報の出力に用いられる。
メモリ部116には操作入力部122からの設定情報を含む制御情報が格納される。このメモリ部116にはROM、RAM、EEPROMなどが含まれる。
I/O部118はプロセッサ114の制御により、操作入力部122からの操作入力の取り込み、表示部120の表示出力に用いられる。
表示部120はたとえば、LCD(Liquid Crystal Display)が用いられ、設定情報や制御情報が表示される。制御情報には給湯表示、検出温度などが含まれる。操作入力部122には、電源スイッチ、設定スイッチなど、電源投入、温度設定などを行うための複数のスイッチが含まれる。
この第1の実施の形態によれば、次の効果が得られる。
(1) ポンプユニット6の筐体14に設置されたマルチ制御部18は低温化機構部22によって低温化されるので、マルチ制御部18の動作の安定化を図ることができ、給湯システム2の信頼性を維持できる。マルチ制御部18がポンプユニット6に一体化されることにより、以下の効果が得られる。
(2) 各給湯器の制御を統合するマルチ制御部がポンプユニットに内蔵されたので、給湯システムの設置工事を簡略化できる。
(3) マルチ制御部には独立した筐体が不要であり、ポンプユニットの設置でマルチ制御部が設置されるので、給湯システムの設置面積を縮小できる。
(5) 複数の熱源機として給湯器4-1、・・・、4-4を並列に配置し、ホテルなど、小容量から大容量の給湯需要に対応する給湯システムを構築でき、即湯に対応するための循環路を備えたシステムを実現できる。
(6) 斯かるシステムでは、給湯箇所など、消費設備につながる配管を備えた架台10-1に複数の給湯器4-1、・・・、4-4、架台10-2にポンプユニット6を架け、配管と接続するとともに配管から消費設備に至るまでの配管工事を施工現場で行い、循環路8を形成でき、工事の簡略化を図ることができる。
(8) 複数の給湯器4-1、・・・、4-4を制御するマルチ制御部18は独立筐体とする必要がなく、ポンプユニット6に備え、マルチ制御部18のための配置などの複雑な施工は不要である。
(9) マルチ制御部18を独立筐体とする必要はないので、給湯器などの筐体との整合を図る必要もない。
(11) マルチ制御部18をポンプユニット6内に設置したことにより、設置工事の簡略化、マルチ制御部18を独立して収納するための筐体の不要化、システムの設置面積の縮小などを図ることができる。
(13) ポンプユニット6内にマルチ制御部18を備えたことで、ポンプユニット6内のデッドスペースを有効活用できるとともに、ポンプユニット6のメンテナンスなどに対応し、ポンプユニット6のみでマルチ制御部18を含めた動作確認が可能であるとともに、マルチ制御部18を活用したポンプユニット6の動作確認を容易に行うことができる。マルチ制御部18の表示部96には動作確認中の制御情報などを表示でき、信頼性の高い動作確認やメンテナンスを行うことができる。
図10は、第2の実施の形態に係るポンプユニット6の低温化機構部22を示している。図10において、図2と同一部分には同一符号を付してある。
この低温化機構部22では、換気部26-3から筐体14の内部の空気を強制的に排気するための換気ファン124が備えられる。この換気ファン124にはファンモーター126が連結されている。ファンモーター126を駆動すれば、換気ファン124が回転し、既述の換気部26-1、26-2から筐体14内に外気Airが取り込まれ、この外気Airを換気部26-3から排気することができる。これにより、筐体14の内部空間を空冷により低温化でき、マルチ制御部18を低温化することができる。このファンモーター126の駆動は、マルチ制御部18の稼働中、連続運転としてもよいが、定期的な間欠運転としてもよいし、検出温度に応じた回転制御を行ってもよい。
この第2の実施の形態によれば、次の効果が得られる。
(1) 換気ファン124の駆動により、筐体14内に空気流を生じさせ、筐体14内の空冷化により、マルチ制御部18の低温化を行うことができる。
(2) 筐体14内の温度上昇やマルチ制御部18の温度上昇を温度センサー128の検出温度で監視し、この検出温度が閾値を超えたとき、換気ファン124を駆動すれば、無駄な電力消費を抑制しつつ、マルチ制御部18の低温化を図ることができる。
なお、第2の実施の形態では、筐体14内を全体的に空冷化しているが、マルチ制御部18の筐体部のみの空冷化により、低温化を行ってもよい。
(1) 上記実施の形態では、4台の給湯器を備える給湯システムを例示したが、4台未満または4台を超える給湯器を備えた構成としてもよい。
(2) 上記実施の形態では、単一の一次熱交換器28を備えた給湯器4-1、4-2、4-3、4-4を例示したが、一次熱交換器などの複数の熱交換手段を備えた給湯器を用いてもよい。
(3) 熱源にバーナーなどの燃焼熱を利用しているが、燃焼熱以外の太陽光エネルギーや電熱を利用する構成でもよい。
(4) マルチ制御部18の低温化には、ヒートシンクなどの放熱手段を用いてもよく、これを併用してもよい。
(5) 換気部26-1を構成する換気口27a、27bは、前面板24の両側に形成しているが、片側のみでもよい。
(6) 第2の実施形態では、換気ファン124を備えて、換気部26-3から排気して筐体14内を換気しているが、換気ファン124により換気部26-3から筐体14内に吸気して換気部26-1から排気して筐体14内を換気してもよい。
4-1、4-2、4-3、4-4 給湯器
6 ポンプユニット
8 循環路
10-1、10-2 架台
12-1、12-2 パイプケース部
14 ユニット筐体
16 フランジ締結部
18 マルチ制御部
20-1、20-2 循環ポンプ
22 低温化機構部
24 前面板
26-1、26-2、26-3 換気部
27a、27b、27c 換気口
28 背面板
29 凹部
30 防雨板
31 係止突部
32 換気口
33 固定孔
34 庇部
35 通気口
36-1、36-2 取付け部
38 入側ポート部
40 出側ポート部
42 膨張タンク
44 管路
46 気水分離器
48-1、48-2 管路
50 管路
52 空間部
54-1、54-2 逆止弁
56 温度センサー
58 給湯制御部
60 逆止弁
62 一次熱交換器
64 二次熱交換器
66 水制御弁
68 水量センサー
70 混合弁
72、74 温度センサー
76 バーナー
78 給水路
80 給湯路
81 ガス制御弁
82 バイパス路
84 リモコン装置
86 リモコン制御部
88 通信部
90 プロセッサ
92 メモリ部
94 タイマー部
96 表示部
98 入出力(I/O)部
100-1、100-2 ケーブル
102 通信部
104 プロセッサ
106 メモリ部
108 I/O部
110 ガス制御弁
112 通信部
114 プロセッサ
116 メモリ部
118 I/O部
120 表示部
122 操作入力部
124 換気ファン
126 ファンモーター
128 温度センサー
Claims (3)
- 複数の熱源機ユニットを備える給湯システムに設置されるポンプユニットであって、
筐体と、
前記筐体前面の下部側に形成されて、外気を前記筐体内に取り込む通気口と、
前記筐体背面の上部側に形成されて、前記筐体内の空気を排気する換気部と、
前記筐体内の後方底部に設置され、給水を循環させる循環路に接続された循環ポンプと、
前記筐体内の前面側で、前記通気口より上方且つ前記循環ポンプより前面側上方に設置され、各熱源機ユニットの制御を統合し、前記循環ポンプを制御する統合制御部と、
を備え、前記通気口から取り込んだ外気が前記換気部に流れることにより前記統合制御部が低温化されることを特徴とするポンプユニット。 - 前記筐体内の温度を検出する温度センサーと、
前記筐体内の空気を前記換気部から強制的に排気させる換気ファンと、
を備え、
前記統合制御部は、前記換気ファンの駆動開始温度を設定しておき、前記温度センサーにより検出した前記筐体内の温度が前記駆動開始温度を超えると、前記換気ファンを駆動させて前記筐体内の空気を強制排気させることを特徴とする請求項1に記載のポンプユニット。 - 複数の熱源機ユニットを備える給湯システムであって、請求項1または請求項2に記載のポンプユニットを備えたことを特徴とする給湯システム。
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